Курс лекций для студентов специальности -48 02 01 «Биотехнология» Минск 2014 034)

128 
CH
3
H
3
C
CH
3
H
3
C CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
H
3
C
β-Каротин 
CH
3
CH
3
CH
3
H
3
C
CH
3
CH
2
OH
Ретинол 
Каротиноиды синтезируются растениями и микроорганизмами, но 
не синтезируются в организмах животных и человека. Основной функ-
цией каротиноидов в клетках считают протекторную – защиту клеток 
от фотодинамического действия света, ионизирующей радиации. По-
требность человека в витамине А – 1,5–2,0 мг/сут. При его дефиците 
развивается ночная слепота. 
В недалеком прошлом β-каротин получали исключительно экс-
тракцией из растительного сырья (морковь, тыква, мука люцерны). 
Из-за низкого выхода продукта (из 1 т моркови можно получить 60–
65 г каротина) этот метод в настоящее время утратил свое значение. 
В мировой практике преобладают химические методы синтеза как 
самого витамина А, так и β-каротина (исходное сырье – β-ионон, про-
цесс включает 12–15 стадий), с которыми все успешнее конкурирует 
микробиологический синтез. 
Мировое производство препаратов β-каротина оценивается в 5–
10 тыс. т в год. 
Области использования препаратов β-каротина: 
– пищевой краситель для окрашивания кремов, сыра, маргарина, 
макаронных изделий и т. д.; 
– кормовая добавка в животноводстве и птицеводстве; 
– лечебно-профилактические средства; 
– косметическая промышленность. 
В разбавленных растворах β-каротин, как и другие каротиноиды, 
чувствителен к нагреванию, свету, кислороду, кислотам, легко под-
вергается изомеризации. 
При микробиологическом синтезе в качестве микроорганизмов-
продуцентов, способных к сверхсинтезу каротина, используют гетеро-

129 
таллические микроскопические грибы (Blakeslea trispora, Phycomyces 
blakesleanus) и дрожжи (Rodotorula, Sporobolomyces, Cryptococcus). 
Основными промышленными продуцентами β-каротина являются 
различные штаммы гетероталлического гриба Blakeslea trispora. Гете-
роталлизм грибов выражен в образовании женского (+) и мужского (–) 
мицелия, при слиянии клеток которых образуются зиготы. Мицелий 
плюс-формы содержит больше β-каротина (окрашен в более яркую 
желтую окраску), чем мицелий минус-формы. Однако максимальное 
количество β-каротина накапливается в мицелии при совместном 
культивировании (+)-и (–)-форм (в 5–15 раз больше, чем при раздель-
ном культивировании форм культуры). Высокопродуктивные штаммы 
Blakeslea trispora способны накапливать в культуральной жидкости до 
3000–4000 мг/дм3 β-каротина (для сравнения: в 1 кг моркови содер-
жится около 60 мг β-каротина). Образование β-каротина индуцируют 
триспоровые кислоты (выделены из культуральной жидкости 
B. trispora). Эти кислоты не включаются в молекулу каротина, но сти-
мулируют синтез изменением активности ферментных систем клеток 
гриба. Наиболее эффективно стимулирует синтез β-каротина β-ионон. 
Он также не включается в молекулу β-каротина, а служит активатором 
процесса биосинтеза. β-ионон токсичен для гриба, но в присутствии 
растительных масел (соевое, подсолнечное, кукурузное) действует как 
стимулятор. Выход β-каротина возрастает в 1,5–2,0 раза при добавле-
нии к питательной среде очищенного керосина. Вне клетки β-каротин 
малостабилен, поэтому в питательную среду вводят антиоксиданты 
(сантохин, аскорбиновую кислоту). 
Гриб B. trispora может размножаться половым, бесполым и вегета-
тивным путями. Половое размножение осуществляется при совмест-
ном выращивании (+)- и (–)-форм, бесполое размножение – спорами, 
вегетативное – фрагментами мицелия. При совместном выращивании 
(+)- и (–)-форм максимальная активность культуры зависит от их соот-
ношения, которое определяется экспериментально для каждого штам-
ма. В среднем соотношение (+)- и (–)-форм составляет 1 : 15. 
Интенсивный биосинтез и накопление в клетках гриба β-каротина 
происходит главным образом во второй фазе развития культуры после 
прекращения роста мицелия. 
Исходные культуры гриба представляют собой споровый или ве-
гетативный материал раздельно хранящихся (+)- и (–)-форм. 
Общая схема производства препаратов β-каротина представлена 
на рис. 12.2. 

130 
Рис. 12.2. Технологическая схема производства β-каротина 
микробиологическим синтезом 
Состав питательной среды и условия культивирования для обеих 
форм гриба одинаковы (температура культивирования – 26–30°С, рН 
среды – 6,0–6,4, асептика, уровень аэрации – 60–70 м
3
/(м
3
·ч). 
Жидкая среда в качалочных колбах содержит кукурузный экс-
тракт, кукурузный крахмал, фосфат калия, тиамин. Питательная среда 
для производственной ферментации включает кукурузную муку, гид-
рол или глюкозу, соевое масло, тиамин, сантохин (или аскорбиновую 
кислоту). Через 40–48 ч роста культуры в ферментационную среду до-
бавляют β-ионон (1 г/дм
3
), керосин (до 5 см
3
/дм
3
). 
По окончании ферментации мицелий гриба инактивируют термо-
обработкой, отделяют фильтрованием, высушивают под вакуумом, из-
мельчают. Кормовой препарат содержит не менее 10 г/кг каротина 
Каротин в масле 
(–)-форма B. trispora в пробирках 
на агаризованной среде 
τ = 7 сут. 
Посевная колба
с вегетативным мицелием (–) 
τ = 48 ч 
Основная ферментация 
τ = 160–180 ч 
Термообработка КЖ (80–85°С)
и отделение мицелия
фильтрованием 
Размол продукта в мельнице 
Экстракция петролейным эфиром 
или подсолнечным маслом 
Кормовой препарат 
(+)-форма B. trispora в пробирках 
на агаризованной среде 
τ = 7 сут. 
Посевная колба
с вегетативным мицелием (+) 
τ = 48 ч 
Питательная 
среда
Стерильный 
воздух 
Сушка мицелия
в барабанной сушилке
под вакуумом (80–85°С)

131 
и представляет собой порошок от оранжево-красного до красно-
коричневого цвета. 

жүктеу/скачать 1,87 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: